超高速撞击丝网防护屏弹丸形状效应数值模拟研究

采用数值仿真方法研究不同形状弹丸撞击连续型防护屏和丝网防护屏后形成的碎片云特性。研究表明：相同面密度的多层丝网防护屏防护效果优于连续型防护屏;对于连续型防护屏,锥体撞击部位对后板毁伤的影响大于锥体长径比对后板毁伤的影响,而对于丝网防护屏影响规律则相反;研究长固锥锥尖撞击2种防护屏后碎片云动量密度,撞击连续型防护屏后,弹丸碎片云动量密度分布具有对称性,较之丝网防护屏分布更为集中,且动量密度峰值大于撞击丝网防护屏后弹丸碎片云动量密度峰值。     

防爆型四象限变频调速装置在下运带式输送机上的应用

受地质条件、采场布置等因素影响,带式输送机会出现上行运输、水平运输、下行运输及上述条件同时出现的情况。当出现长距离下行运输情况时,在胶带及物料重力作用下,使控制系统处在失控状态,存在安全隐患。经过论证,使用防爆型四象限变频调速装置可解决上述问题。     

平面应力Ⅰ型准静态扩展裂纹尖端场的弹粘塑性分析

由于材料率敏感性的影响,蠕变材料中裂纹尖端场的分析更加复杂.采用弹粘塑性力学模型,并假设粘性系数为等效塑性应变率的幂函数,推导出理想弹塑性材料的一种率敏感型本构关系.通过量级匹配表明裂纹尖端场具有幂奇异性,奇异性指数由粘性系数中的幂指数唯一确定.推导出平面应力条件下准静态扩展裂纹尖端场的控制方程,并给出Ⅰ型裂纹的边界条件.采用双参数打靶法,结合各材料参数的可能取值范围,对控制方程进行了数值求解,并讨论裂尖场特性随各材料参数的变化规律.结果表明当材料服从理想塑性规律时,裂纹尖端的应力场是连续的,不存在某些无粘性解中出现的不合理间断线.裂尖场应力强度由材料的粘性所控制,泊松比对于裂尖场没有影响,并且不存在弹性卸载区.     

超高速后掠飞片的厚度波阻系数计算

针对一些空间碎片飞行的形态特征,将高速碎片简化为一个后掠的飞片.在线化理论的假设下,对飞片进行了分区,并沿面积积分,求得了各区的压力系数,推导出了适用于前缘后掠、后缘后掠、平后缘的后掠飞片在超音速前(后)缘以及亚音速前(后)缘情况下的厚度波阻系数的表达式.得到了在超音速前缘和亚音速前缘两种情况下,飞片的厚度波阻系数随来流马赫数变化的规律.     

橡胶夹布膜片损伤声发射信号的小波识别

橡胶夹布膜片在安装过程中,因材料性能和安装因素,都会导致膜片的内部损伤,包括内部纤维的断裂、橡胶的剪切破坏。利用刀片在钢板上的摩擦来模拟密封过程中的部件摩擦,用刀片划割橡胶膜片导致膜片纤维断裂和膜片剪切破坏来模拟在膜片安装过程中橡胶膜片的损伤。通过声发射检测获得了两种情况下的声发射典型信号,并利用小波变换,对信号进行了时频域分析。结果表明这两种情况下的声发射信号在特定的连续小波变换下,在频率分布、能量分布、持续时间等方面具有明显的不同特征,可以利用这些特征对含纤维橡胶膜片在安装和使用过程中的损伤模式进行识别。     

载人航天器密封舱结构超高速撞击易损性

载人航天器密封舱是载人航天任务航天员在轨安全工作和生活的重要保障,为掌握载人航天器密封舱防护结构易损特性、准确获取密封舱防护结构易损性模型,基于二级轻气炮,开展了某载人航天器玄武岩/芳纶纤维填充式防护结构试验件撞击试验,获取了3类防护结构试验件撞击极限直径,完成了防护屏、填充层和舱壁结构撞击损伤特性分析,结果表明,相同撞击速度下,防护屏穿孔孔径与弹丸直径正相关,玄武岩/芳纶纤维填充层对弹丸和碎片云有较强破碎作用和能量分散作用,降低对密封舱结构损伤,沿主撞击方向碎片云能量是引起舱壁结构花瓣形裂纹穿孔的主要因素。针对试验数据,采用遗传算法和多元线性/非线性回归方法对NASA Christiansen方程、W-S穿孔方程进行修正,提升了预示精度,其中总体预测率从59.1%提升到100%,安全预测率从81.8%提升到100%,准确建立了适用于中国某大型载人航天器玄武岩/芳纶纤维填充式防护结构的撞击极限经验方程和穿孔经验方程等两类易损性模型,为在轨任务风险工程评估提供依据和奠定基础。     

Dynamic mechanical behavior and microstructural evolution of the Al-6Mg alloy subjected to three treatment conditions

The mechanical properties of Al-6Mg alloy with three treatment states (H112, O and cold-extruded states) were investigated at room and high temperatures using an INSTRON machine and a Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB). Stress-strain curves of the alloy with different processes were obtained at a quasi-static strain rate of 5×10-4 s-1and dynamic strain rates of 1 400-4 200 s-1, respectively. The results suggest that, at room temperature, the three processed Al-6Mg alloys are all low sensitive to strain rate. The O state Al-6Mg alloy (Al-6Mg-O) exhibits the most ductility, while the cold-extruded Al-6Mg alloy (Al-6Mg-C) displays the highest strength. At elevated temperatures, the yield stresses and the differences in yield stress of the three processed alloys all decrease with increasing temperature under the quasi-static strain rate of 5×10-4 s-1. Based on test results, modified Johnson-Cook (JC) constitutive models for the three processed Al-6Mg alloys were developed. The microstructures before and after deformation were examined by electron backscattered diffraction (EBSD) and further dynamic recrystallization (DRX) at the strain rate of 3 300 s-1 was discussed.     

玄武岩纤维布Whipple防护结构超高速撞击损伤分析

针对加入玄武岩纤维织物对Whipple防护结构损伤产生的影响进行了实验研究.探讨了将玄武岩纤维织物作为航天器空间碎片超高速撞击损伤防护结构的增强材料用于航天领域的可行性.实验采用的基本构形为Whipple防护结构,玄武岩纤维布按不同方案布置在结构中.实验分析表明,玄武岩纤维布的防护作用在于:其发生击穿破坏时,击穿孔处的纤维束产生的断裂和孔边处纤维束产生的变形消耗和吸收了撞击物的撞击能量;破坏时,玄武岩纤维束中逐次断裂的纤维丝与撞击物的撞击除了对撞击物产生切割作用外还在撞击物中产生高频的间歇冲击波,两者都对撞击物产生碎化作用;玄武岩纤维布自身的破坏不会再产生新的大碎片.     

悬挂靶板在高速弹丸冲击下的运动

为研究航天器外挂设备受到微流星或空间碎片的高速撞击后产生的运动规律和物理现象，通过将航天器外挂设备（太阳能帆板或天线等）模拟为简单悬挂板，得到悬挂板扬角与撞击速度、弹丸直径、材料屈服强度及悬挂板厚度之间的关系曲线。结果表明在特定条件下悬挂板并沿着弹丸运动方向上扬而是朝反方向做上扬运动，悬挂板朝弹丸运动方向的上扬角是有限的，相反其反向扬角在特定条件下无限制增长。     

三维四向纺织结构复合材料剪切模量的研究

根据反对称四点弯曲原理，自制了一套用于测试纺织复合材料剪切模量的夹具，并通过实验得到了三维四向碳／环氧纺织复合材料剪切模量。将实验结果与理论计算进行了对比，两者吻合较好。